Piruvat dehidrogenază (complex enzimatic)

Piruvatul dehidrogenază sau PDH este o multienzimă complexă, cunoscută și sub denumirea de complex piruvat dehidrogenază sau complex piruvat dehidrogenază (sau PDC), în limba engleză , care transformă piruvatul în acetil-CoA prin intermediul unui proces numit decarboxilare oxidativă a piruvatului , generând molecule de acetil-CoA care intră în general în ciclul Krebs .

Este un proces redox non-reversibil care are loc în mitocondrii .

Enzime implicate

Piruvatul dehidrogenază este un complex mare multi-enzimatic de dimensiunea câtorva mega daltoni , format din câteva zeci de trei tipuri de subunități: piruvat dehidrogenază (E1), lipoamidreductază transacetilază (E2) și dihidrolipoil dehidrogenază (E3). Cele trei subunități enzimatice sunt prezente în număr diferit la diferite specii, astfel încât dimensiunea piruvat dehidrogenazei poate varia. La mamifere, alte două tipuri de enzime sunt, de asemenea, componente importante ale complexului: piruvat dehidrogenază kinază (PDK) și piruvat dehidrogenază fosfatază (PDP).

Coenzime implicate

Reacțiile globale catalizate de piruvat dehidrogenază sunt:

2 Piruvat + CoA + NAD ⁺ ⇒ acetil-CoA + NADH + H ⁺ + CO ₂

Pentru acest complex sunt necesari 5 co-factori:

TPP ( tiamin pirofosfat ) - purtător de hidroxietil
CoA ( Coenzima A ) - Înlocuit în gruparea acetil pentru a forma acetil-CoA
Acid lipoic - Folosit pentru a transporta grupul acetil în poziție pentru adăugarea CoA
FAD (Flavin Adenina Dinucleotide) - Agent oxidant pentru oxidarea lipolizinei pentru repetarea procesului.
NAD - oxidează FADH ₂ pentru repetarea procesului. NADH este trimis la fosforilarea oxidativă.

Pirofosfatul de tiamină (TPP), un cofactor legat de E1, catalizează decarboxilarea piruvatului. TPP rămâne legat de acetat cu legături tioester . Această legătură aduce acetatul aproape de lipoil oxidat, cu care se esterifică. Acetatul este transesterificat din sulfura „brațului în mișcare” al lipoilului în coenzima A, unde formează o moleculă de acetil-CoA. Lipoilul redus se oxidează, reducând coenzima FAD (Flavin Adenine Dinucleotide) care este legată covalent de E3. FADH ₂ reduce apoi coenzima NAD ⁺ (Nicotinamidă Adenină Dinucleotidă), restabilind complexul piruvat dehidrogenază la starea sa inițială. Prin urmare, acetil-CoA este liber să intre în ciclul acidului tricarboxilic (TCA).

Etapele reacției

Decarboxilarea oxidativă (piruvat dehidrogenază): piruvatul (3C) decarboxilează 2 atomi de carbon . Enzimă: piruvat dehidrogenază (E1) fără CO ₂ . Grupul C = O devine CHOH, legat de TPP . O moleculă de CO ₂ este îndepărtată din molecula inițială de glucoză . Două- carbon alcool este oxidat pentru a deveni acid carboxilic ( acetat ). Puntea disulfură (-SS-) a lipoatului este redusă la 2 grupări tiol (2 -SH).
Esterificarea acetatului prin lipoat. Acetatul este esterificat la o grupare Lipoil-SH, formând SC = OCH ₃ . Esterul se transesterifică apoi cu o moleculă de CoA-SH, formând acetil-CoA. Acetil-CoA este eliberat din enzimă. Enzimă: Dihidrolipoil transacetilază
Gripa Lipoil
- Lipoil-SH se oxidează până la disulfură de lipoil
- FAD este redus la FADH ₂
- Enzimă: Dihidrolipoil dehidrogenază
Gripa FAD . NAD este redus la NADH
Activare PDH:
- concentrație scăzută de ATP
- creșteți NAD ⁺
- insulină
- catecolamină
- FADH _{2 a} crescut concentrația ionilor de calciu

Ajustare

Complexul este reglat de un mecanism de inhibare a produsului și, numai la mamifere, într-un mod covalent. În inactivarea enzimei, un reziduu specific de serină al E1 este fosforilat de piruvat-dehidrogenază-kinază (PDK). Reactivarea are loc datorită unei fosfoproteine fosfataze specifice (piruvat-dehidrogenază-fosfatază, PDP). Reglarea alosterică pozitivă este realizată de AMP, CoA, NAD ⁺ și Ca ²⁺ ; cel negativ în schimb din ATP, acetil-CoA, NADH și acizi grași cu lanț lung. Pe de altă parte, piruvatul acționează prin inhibarea PDK și, prin urmare, stimulează indirect activarea enzimei și, prin urmare, transformarea piruvatului în acetil-coenzima A. Aceeași transformare este stimulată direct de insulină, un hormon care acționează ca un antagonist asupra PDK și, în consecință, asupra activării enzimei piruvat-dehidrogenază.